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Distribución geográfica de la calidad del agua para uso industrial Orlando Pedraza Mérida Facultad de Tecnología, UAGRM Santa Cruz, 30 de septiembre del 2015 Resumen En este trabajo se establece de forma concluyente la relación existente entre la calidad del agua expresada mediante uno de sus indicadores más importantes, a saber, su dureza, con su distribución geográfica. La importancia de la valoración de la calidad del agua según su distribución geográfica tiene que ver con los grandes volúmenes utilizados por la industria en sus líneas de servicios; es decir, en la generación de vapor y circuitos de enfriamiento. De esta manera, la mayor dureza del agua está asociada con el incremento del costo de mantenimiento de los equipos industriales y la caída del rendimiento productivo. En este sentido, las coordenadas geográficas de los sitios constituyen un criterio de toma de decisión de la localización de la empresa. El estudio se basa en un levantamiento de información realizado inicialmente, en cinco empresas representativas del sector industrial establecido en el departamento de Santa Cruz. Para hacerlo extensivo a una muestra representativa se ha ampliado el levantamiento a 21 puntos geográficos. Palabras clave: ablandamiento del agua; características químicas; distribución geográfica; dureza; uso industrial del agua. 1. Introducción La apropiada organización de una empresa establece una estructura adecuada en la cual los recursos cumplen un papel fundamental para la ejecución de sus actividades. La eficiente utilización de esos recursos garantiza su buen desempeño. Los recursos son los medios utilizados para ejecutar sus actividades y de esa manera conseguir sus objetivos. En las empresas existe una gran cantidad de recursos como por ejemplo personas, equipamiento, infraestructura, materias primas, insumos adicionales, tecnología, etc. Para obtener el beneficio que se persigue, el funcionamiento de todos los elementos o recursos debe ser eficaz e interrelacionado ya que la inconsistencia de alguno de ellos, puede incidir negativamente en el resultado final. Un aspecto fundamental que define el exitoso funcionamiento de una empresa es su localización geográfica. Para este efecto se hace referencia a la existencia de un conjunto de factores que son de vital importancia y que deben considerarse al momento de definir su ubicación. Los principales factores relacionados con este aspecto son la proximidad al mercado y a los clientes, la distancia a las áreas de influencia como zonas comerciales, la dotación de servicios como agua, energía eléctrica, comunicación e infraestructura necesaria para el tipo de empresa a instalarse, las posibilidades de acceso a materias primas y compradores, la distancia de los proveedores ya que reduce gastos de aprovisionamiento derivados del transporte, y finalmente, la disponibilidad de mano de obra calificada

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Distribución geográfica de la calidad del agua para uso industrial

Orlando Pedraza Mérida

Facultad de Tecnología, UAGRM

Santa Cruz, 30 de septiembre del 2015

Resumen

En este trabajo se establece de forma concluyente la relación existente entre la calidad

del agua expresada mediante uno de sus indicadores más importantes, a saber, su

dureza, con su distribución geográfica. La importancia de la valoración de la calidad

del agua según su distribución geográfica tiene que ver con los grandes volúmenes

utilizados por la industria en sus líneas de servicios; es decir, en la generación de vapor

y circuitos de enfriamiento. De esta manera, la mayor dureza del agua está asociada con

el incremento del costo de mantenimiento de los equipos industriales y la caída del

rendimiento productivo. En este sentido, las coordenadas geográficas de los sitios

constituyen un criterio de toma de decisión de la localización de la empresa. El estudio

se basa en un levantamiento de información realizado inicialmente, en cinco empresas

representativas del sector industrial establecido en el departamento de Santa Cruz. Para

hacerlo extensivo a una muestra representativa se ha ampliado el levantamiento a 21

puntos geográficos.

Palabras clave: ablandamiento del agua; características químicas; distribución

geográfica; dureza; uso industrial del agua.

1. Introducción

La apropiada organización de una empresa establece una estructura adecuada en la cual

los recursos cumplen un papel fundamental para la ejecución de sus actividades. La

eficiente utilización de esos recursos garantiza su buen desempeño. Los recursos son

los medios utilizados para ejecutar sus actividades y de esa manera conseguir sus

objetivos. En las empresas existe una gran cantidad de recursos como por ejemplo

personas, equipamiento, infraestructura, materias primas, insumos adicionales,

tecnología, etc. Para obtener el beneficio que se persigue, el funcionamiento de todos

los elementos o recursos debe ser eficaz e interrelacionado ya que la inconsistencia de

alguno de ellos, puede incidir negativamente en el resultado final.

Un aspecto fundamental que define el exitoso funcionamiento de una empresa es su

localización geográfica. Para este efecto se hace referencia a la existencia de un

conjunto de factores que son de vital importancia y que deben considerarse al momento

de definir su ubicación. Los principales factores relacionados con este aspecto son la

proximidad al mercado y a los clientes, la distancia a las áreas de influencia como zonas

comerciales, la dotación de servicios como agua, energía eléctrica, comunicación e

infraestructura necesaria para el tipo de empresa a instalarse, las posibilidades de acceso

a materias primas y compradores, la distancia de los proveedores ya que reduce gastos

de aprovisionamiento derivados del transporte, y finalmente, la disponibilidad de mano

de obra calificada

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El desarrollo del presente trabajo está enfocado en la incidencia del aprovisionamiento

del recurso agua como un servicio auxiliar muy importante por su alta incidencia en el

eficiente funcionamiento de los equipos generadores de vapor, circuitos de enfriamiento

y en definitiva, en la producción final de la industria, sistemas propios y específicos de

actividades industriales ligadas al sector productivo.

Cabe destacar que la calidad química del agua debe ser óptima y apropiada; en caso

contrario, cuando la dureza del agua supera los márgenes admisibles, los equipos

procesadores de agua se ven afectados en lo inmediato, y lo más importante, el

deficiente funcionamiento de estas unidades industriales disminuye el rendimiento y

eleva los costos de producción. En este sentido, los tratamientos químicos preventivos

aplicados con frecuencia a las aguas subterráneas, fuente principal de abastecimiento, de

excesiva dureza, constituyen una carga adicional en la estructura de costo de la

industria.

Este trabajo está enmarcado por consideraciones teóricas que constituyen la base

explicativa de la incidencia de la calidad del agua, es decir, su dureza, en los procesos

de deterioro que sufren los equipos industriales. Cuenta igualmente, con una base

empírica de contrastación levantada en industrias y sitios representativos del

departamento de Santa Cruz, donde las muestras han sido levantadas según una

encuesta estructurada y posteriormente analizadas en laboratorio. Se tiene también, en

lo que sigue, una presentación del modelo de contrastación junto con los indicadores de

la bondad del ajuste alcanzado. Se establece finalmente, las conclusiones de la

investigación, presentándose adicionalmente, la bibliografía de referencia.

2. Consideraciones generales sobre la calidad del agua

El agua es un compuesto inorgánico formado por dos átomos de hidrogeno y uno de

oxígeno. Su estructura química como la polaridad molecular, unión de sus elementos

mediante enlaces covalentes, configuración electrónica etc., convierten al agua en un

disolvente universal y además imprescindible e irremplazable en diversos usos y

procesos.

En general, el movimiento del agua ocurre en la corteza terrestre circulando desde la

hidrósfera a la atmósfera, desde la atmósfera a la litósfera y desde la litósfera retornando

a la hidrósfera y atmósfera. En este ciclo se distinguen cuatro etapas, a saber,

precipitación, escorrentía superficial, infiltración y agua superficial, y evaporación y

transpiración.

En el ciclo hidrológico, el agua sufre cambios de estados físicos por efecto de la

temperatura. Comienza con la evaporación, formando nubes y por corrientes de aire

frío, el agua se condensa y precipita en forma de lluvia, nieve o granizo dependiendo de

la condición térmica. Parte de esta agua es requerida por organismos vivos, otra es

retenida por los suelos y la vegetación, y otra parte escurre por la tierra hasta llegar a un

río, lago u océano. Otra cantidad infiltra al suelo constituyendo capas subterráneas.

En lo concerniente a la distribución del agua en la tierra, cerca del 71 % de la superficie

terrestre está cubierta por agua, pero el 97 % es agua salada, restando sólo un 3 % de

agua dulce, del cual un 2 % se encuentra en estado sólido y en casquetes polares y solo

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el 1 % está en ríos lagunas y acuíferos subterráneos. Las fuentes de abastecimiento de

agua pueden ser superficiales o subterráneas. Las aguas superficiales se encuentran en

lagos ríos y embalses. Las subterráneas están en los pozos, galerías horizontales y

manantiales

Aguas duras

Las aguas duras se forman por un proceso según las características siguientes. El agua

en la atmósfera disuelve el dióxido de carbono y otros gases ácidos cuando precipita y

entra en contacto con zonas rocosas como por ejemplo, piedra caliza. En presencia de

mayores concentraciones de dióxido de carbono producto de la respiración de las

bacterias en el subsuelo, ocurre una reacción química con el carbonato de calcio

presente en la roca caliza de la siguiente manera:

𝐻2𝑂 + 𝐶𝑂2 + 𝐶𝑎𝐶𝑂3 → 𝐶𝑎(𝐻𝐶𝑂3)2

El producto formado recibe el nombre de bicarbonato de calcio y es uno de los

causantes de la dureza del agua. De igual modo ocurren otro tipo de combinaciones que

dan origen a la dureza formada por bicarbonatos de magnesio, sulfatos, cloruros y

nitratos, principalmente. De todas formas, cuando se habla de dureza de aguas en la

industria se hace referencia a la dureza total la cual está formada por la sumatoria de

todas las durezas.

En lo que respecta a las propiedades físicas y químicas del agua, el agua natural

contiene un conjunto de impurezas como por ejemplo: partículas en suspensión como

arena, limo y arcilla causantes de la turbidez, sustancias inorgánicas disueltas como

cloruros, bicarbonatos, fosfatos, nitratos etc,. De la misma forma, se encuentran en

disolución compuestos gaseosos orgánicos procedentes de la descomposición animal y

vegetal. Así, se pueden citar proteínas, alcoholes, cloraminas, compuestos amoniacales

microorganismos.

En condiciones normales de presión y temperatura, el agua es un líquido que puede

adquirir coloraciones dependiendo de las sustancias que tenga disueltas. El punto de

ebullición está directamente relacionado con la presión atmosférica. En regiones altas

como la cima del Everest, el agua entra en ebullición a 68 oC mientras que al nivel del

mar hierve a 100 0C. Puede disolver muchas sustancias ya sean líquidas, sólidas o

gaseosas. Estas sustancias que se disuelven en el agua son llamadas hidrófilas, mientras

que las que no se combinan son llamadas hidrófobas. El agua pura tiene una

conductividad eléctrica relativamente baja debido a que tiene muy pocas sustancias

disueltas.

La densidad del agua en estado líquido es muy estable y varía poco con los cambios de

temperatura y presión. A la presión atmosférica tiene una densidad mínima de 0,958

gramos por centímetro cúbico (g/cc), a temperatura de 100 0C. A una temperatura de 0 0C experimenta una densidad de 0,999 g/cc y a 4 0C tiene la máxima densidad de 1 g/cc.

En cuanto a los usos del agua, su uso está repartido de la siguiente manera: 70 % para la

agricultura, 20 % para el consumo industrial y 10 % para el consumo doméstico. El

acelerado desarrollo a nivel mundial se ha basado de manera importante en la

explotación de los recursos naturales, lo que ha significado una fuerte presión sobre los

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recursos hídricos. El tema de los recursos hídricos desempeña un papel de primera

importancia para la vida de las personas y el desarrollo por su relación con la

agricultura, la salud, la minería, la industria, el medio ambiente o la energía.

La actividad industrial que es el motor esencial del crecimiento económico, requiere

recursos suficientes de agua de buena calidad como materia prima básica y de servicios.

Gran parte de la demanda creciente ocurre en aquellos países en desarrollo que se

encuentran actualmente en fase de crecimiento industrial acelerado. El aumento

previsto de la demanda industrial de agua podrá ser atendido si se articulan dos

elementos: una oferta correctamente analizada y una gestión racional de la demanda,

tanto en el sector público como en el privado. La demanda juega un importante papel

en cuanto a la eficiencia del agua utilizada en los procesos industriales y en la

disminución de la carga contaminante de efluentes vertidos por la industria.

3. Importancia del agua en la industria

El agua es importante para la industria por sus características químicas ya señaladas. Es

una sustancia excepcional por su capacidad térmica. Esta propiedad es la responsable

de que actúe como modulador eficaz de la temperatura climática y regulador térmico de

los sistemas vivientes. También esta propiedad le permite almacenar grandes

cantidades de energía para pasar del estado líquido al estado vapor y al estado sólido

La industria necesita importantes volúmenes de agua. Esta demanda puede estar

dirigida a la generación de vapor, circuitos de enfriamiento, limpieza de instalaciones y

equipos, requerimiento para ser parte del producto como las bebidas gaseosas, etc. En

virtud a que estos usos son muy variados y específicos, pueden requerirse tratamientos

especializados y rigurosos o por el contrario sencillos o simples. La mayoría de los

procesos productivos han evolucionado hacia tecnologías que proporcionan una mayor

calidad de producto, pero que al mismo tiempo exigen una calidad más alta en las

materias primas que intervienen, y entre ellas el agua de proceso. Es por ello que los

acondicionamientos han de ser más intensivos y consecuentemente más caros.

El sector industrial que transforma recursos naturales o materias primas en productos,

necesita vapor para la ejecución de sus procesos. El agua utilizada para este fin debe

tener calidad química apropiada; de lo contrario, al ser calentada en los equipos

generadores de vapor, las sales disueltas en el agua forman incrustaciones o

deposiciones ocasionando severos daños a los equipos, con la consecuente disminución

de la transferencia de calor y repercutiendo al final, en los costos de producción de las

fabricas por las pérdidas económicas. Al mismo tiempo, el consumo de combustible

para generar vapor se incrementa significativamente.

Uso del vapor

El descubrimiento del uso del vapor en la industria fue un gran avance y motor de la

revolución industrial. El vapor es uno de los fluidos más comúnmente utilizados para

calentar equipos o instalaciones en la industria química, petroquímica, plantas

eléctricas, alimentación y muchas otras del sector productivo. Algunas de las

aplicaciones típicas del vapor en la industria se relacionan con el calentamiento de

fluidos y de productos intermedios específicos, funcionamiento de turbinas y sistemas

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de fuerza, generación de vacío, calentamientos indirectos mediante radiadores, en

limpieza de instalaciones y equipamientos, etc.

Otro uso importante del agua en la industria es como fluido refrigerante para condensar

fluidos como por ejemplo hexano en la industria de aceite vegetal, producción del

alcohol etílico, producción de hidrocarburos livianos líquidos en refinerías, enfriamiento

en condensadores evaporativos, centrales térmicas, enfriamiento de fluidos viscosos en

prensas, etc.

Los equipos generadores de vapor trabajan a elevadas temperaturas y presiones. Estos

valores pueden estar comprendidos entre 150 a 400 0C y presiones entre 6 a 60

atmósferas respectivamente, dependiendo de las características del equipo. Por este

motivo, el agua que se alimenta a estos sistemas generadores de vapor debe tener

calidad química apropiada; en caso contrario, el sistema sufre daños por la formación de

incrustaciones o sarros.

El agua en circuitos de enfriamiento

Los sistemas de enfriamiento pueden ser circuitos cerrados o semiabiertos que trabajan

a presiones normales y temperaturas que oscilan entre 30 a 90 0C en los puntos más

calientes en su gran generalidad, dependiendo del tipo de proceso. Aunque estos

parámetros de operación son menos rigurosos que en la generación de vapor, el agua

deposita sus sales en su paso por las tuberías y equipos intercambiadores de calor como

condensadores, radiadores y otros. Por tal motivo, el agua debe tener buena calidad

química.

Por los daños que produce la dureza del agua, se opta por realizar un proceso de

ablandamiento. Se denomina ablandamiento de agua al proceso de remoción de los

compuestos químicos causantes de la incrustación o formación de sarros en los equipos

y por las zonas donde el agua circula.

Existen diferentes tecnologías para este propósito y una de las más practicadas por su

eficiencia y costo es el intercambio iónico. El procedimiento consiste en hacer circular

el agua por una columna intercambiadora de iones de manera a que las especies

químicas causantes de la incrustación sean retenidas en el equipo. El agua así tratada

sale blanda o libre de tales sustancias. En estas condiciones el agua es apta para ser

utilizada ya sea en generación de vapor o en circuitos de enfriamiento.

Se debe destacar que si los equipos generadores de vapor son de alta producción,

entonces las variables de operación son también rigurosas. Si tal fuera el caso, no basta

un simple ablandamiento del agua; se recurre a otra tecnología denominada la osmosis

inversa, para producir un agua de alta calidad química.

Reacciones químicas de intercambio iónico en un ablandador de agua

De manera esquemática, se representa a continuación las reacciones de ablandamiento y

regeneración del agua.

𝐶𝑎++ + 𝑍𝑁𝑎2 → 𝑍𝐶𝑎 + 2𝑁𝑎+

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2𝑁𝑎+ + 𝑍𝐶𝑎 → 𝑍𝑁𝑎2 + 𝐶𝑎++

En términos generales, los principales parámetros que inciden en la calidad química del

agua para uso industrial son los siguientes.

Dureza: Es la principal referencia sobre la calidad del agua ya que representa la

concentración de especies químicas causantes de la incrustación como el calcio y el

magnesio formando diferentes compuestos.

TSD: (Total de Sólidos Disueltos). Representa la totalidad de las sales disueltas

presentes en el agua, sean estas incrustantes o no como las sales sódicas por ejemplo.

Altos niveles de este parámetro significa mayor riesgo de incrustación.

Alcalinidad: Representa la cantidad de sales alcalinas presentes, sean cloruros,

silicatos, aluminatos bicarbonatos etc. Su presencia es ligeramente inferior al TSD.

Cloruros: Son parte de la dureza ya que pueden ser cloruros de calcio o magnesio,

siendo además corrosivos como el cloruro de sodio cuando exceden los límites

tolerables.

Sílice: Es un parámetro crítico que está presente en diferentes concentraciones.

Generalmente no se presenta en elevadas concentraciones, pero cuando forma parte de

las incrustaciones es difícil de remover.

PH: Define el carácter ácido o básico del agua y para este caso particular, un PH

elevado del agua natural significa mayor predisposición de las sales a formar

incrustaciones al ser calentadas.

Tabla 1. Escala de la dureza del agua

Rango de dureza (ppm) Tipo

1 - 60 suave

61 - 120 moderadamente dura

121 - 80 dura

mayor a 180 muy dura

4. Distribución geográfica de la dureza del agua

Con el fin de identificar la distribución geográfica de la dureza del agua se ha levantado

una base de datos según una metodología de dos etapas. En la primera etapa se ha

realizado un análisis y valoración de la calidad química del agua en cinco empresas

relacionadas a actividades ligadas al sector industrial. Estas empresas son ingenios

azucareros, fabricas de aceite vegetal e industrias lácteas.

En una segunda etapa se ha hecho extensivo este análisis y valoración de la calidad

química del agua a varias localidades del departamento de Santa Cruz.

En este sentido, se hicieron visitas a cinco industrias relacionadas a los rubros

señalados, para recabar muestras y proceder a los análisis correspondientes in situ. Los

parámetros que se consideraron para tal efecto fueron: dureza, alcalinidad, total de

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sólidos disueltos, cloruros y PH. Los resultados fueron registrados en formularios o

planillas donde figuran una serie de detalles suficientes para conocer y valorar los

parámetros analizados (ver formularios en anexo).

Para disponer de una información representativa, se consideraron resultados analíticos

en tres fechas diferentes y tomando en cuenta además épocas estables de actividad.

En cuanto a la segunta etapa del trabajo de levantamiento de información, siempre con

referencia a a la calidad del agua, se eligieron 21 puntos o zonas de muestreo en

diferentes localidades del departamento de Santa Cruz. En estas localidades, se

recabaron las muestras en domicilios particulares, y se realizaron los análisis

correspondientes únicamente al parámetro “dureza” por ser el más representativo en

cuanto a la definición de la calidad del agua.

En la Tabla 2 aparece el conjunto de esta información representada en la Figura 1. Se

observa que la menor dureza igual a 20 ppm, corresponde a la Okinawa, en el norte del

departamente, y la mayor, igual a 192 ppm, a La Guardia, en el oeste de Santa Cruz.

Tabla 2. Distribución de la dureza total del agua en Santa Cruz

Dureza Coordenadas relativas Zona apta para Industria:

# Ubicación Ppm X Y

1 Parque industrial 180.0 33.0 20.0 Diversas industrias

2 Warnes 170.0 28.0 51.0 Azucarera, láctea y aceitera

3 Cotoca 150.0 63.0 26.0 Láctea, aceitera

4 Refinería GEB 40.0 26.0 9.0 Refinación de hidrocarburos

5 Montero 130.0 18.0 70.0 Láctea, azucarera

6 Minero 50.0 22.0 94.0 Lactara azucarera

7 Okinawa 20.0 57.0 83.0 Aceitera, azucarera

8 La Bélgica 130.0 22.5 43.0 Azucarera

9 Betanzos 33.0 42.0 61.0 Láctea

10 Portachuelo 183.0 5.0 68.0 Láctea

11 Pailón 100.0 76.0 34.0 Aceitera

12 San Julián 183.0 58.0 18.0 Aceitera

13 La Guardia 192.0 12.0 9.0 Láctea

14 Zona Oeste 188.0 12.0 21.0 Aceitera

15 Caranda 150.0 9.0 54.0 Láctea

16 Pto. Suarez 80.0 53.0 28.0 Aceitera, láctea

17 Cabezas 82.0 60.0 65.0 Láctea

18 Abapo 96.0 72.0 68.0 Láctea

19 Saavedra 90.0 50.0 40.0 Azucarera

20 Porongo 175.0 40.0 15.0 Láctea

21 El torno 183.0 21.0 43.0 Láctea

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Figura 1. Distribución geográfica de la dureza del agua

5. Un modelo explicativo de la distribución de la dureza del agua

Con la idea de saber si la distribución de la dureza del agua es arbitaria o si sigue más

bien algún patrón predecible, se propone un modelo explicativo sobre la base de las

coordenadas geogrñaficas de las localidades. Como señalado, se escribe entonces la

relación entre la localización geográfica del punto de extracción y la dureza del agua en

términos de la ecuación o modelo, que figura a continuación.

𝑑 = 𝑐1 + 𝑐2𝑥 + 𝑐4𝑥2 + 𝑐6𝑦2 + 𝜀

donde:

d: dureza del agua medida en ppm (partes por millón);

x: latitud, primera coordenada del sitio de muestreo;

y: longitud, segunda coordenada del sitio de muestreo;

mientras: 𝑐𝑖, 𝑖 = 1, 2, 4, 6, representan los coeficientes de impacto de las coordenadas

geográficas; siendo adicionalmente 𝜀 un ruido aleatorio de media nula y de varianza

constante que representa el efecto de otras variables no consideradas de manera

explícita en el modelo.

Las hipótesis referidas al valor de los parámetros del modelo son entonces, las

siguientes:

𝐻0: 𝑐𝑖 = 0; 𝑖 = 1, 2, 4, 6

𝐻1: 𝑐𝑖 ≠ 0; 𝑖 = 1,2,4,6

En tanto que las hipótesis estadísticas asumen la forma siguiente:

𝐸(𝜀) = 0

𝐸(𝜀𝜀′) = 𝜎2𝐼;

siendo los errores estadísticamente independientes e idénticamente distribuidos.

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Se identifica a continuación, en la Tabla 3, , los coeficientes del modelo de regresión

mediante una base empírica levantaden en 21 localidades, poniendo de manifiesto que

todos ellos son significativamente, diferentes de cero.

Tabla 3. Coeficientes de impacto

Coefficient Std. Error t-Statistic Prob.

c(1) 243.4902 35.93128 6.776554 0

c(2) -4.722331 2.063227 -2.288808 0.036

c(4) 0.045926 0.025504 1.800782 0.0906

c(6) -0.012182 0.004105 -2.967331 0.0091

Se observa entonces que los valores de la dureza se organizan por debajo de 243 ppm,

valor correspondiente al coeficiente libre del modelo, c1. Se observa igualmente que la

dureza disminuye según la latitud, puesta de manifiesto por el valor del segundo

coeficiente, igual a -4.7, c2; de manera que hacia el este se encuentran valores bajos de

la dureza y así, mejor calidad del agua.

Tabla 4. Bondad del ajuste

R-squared 0.513718 Mean dependent var 121.25

S.D. dependent var 57.58186 S.E. of regression 43.75689

Akaike info criterion 10.57203 Sum squared resid 30634.64

Schwarz criterion 10.77118 Log likelihood -101.7203

Hannan-Quinn criter. 10.61091 F-statistic

5.63425

Durbin-Watson stat 2.177276

En la Tabla 4 se muestra que los datos son consistentes con las hipótesis planteadas. La

prueba de Durbin-Watson muestra así, que los errores no están autocorrelacionados. La

calidad del ajuste se pone de manifiesto en la Figura 2, donde aparece los valores

observados y muy cerca de ellos, los valores creados por la fórmula del modelo.

Figura 2. Valores observados y estimados de la dureza

0

50

100

150

200

250

0 10 20 30

dureza

estimada

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Se dispone así, de una fórmula que genera los valores de la dureza del agua a partir de

las coordenadas geográficas de los sitios. prescindiendo de la perturbación aleatoria se

tiene entonces:

𝑑(𝑥, 𝑦) = 𝑐1 + 𝑐2𝑥 + 𝑐4𝑥2 + 𝑐6𝑦2

Si se quiere establecer el sitio donde el agua muestra su menor dureza, utilizando los

resultados del cálculo diferencial se tiene por un procedimiento sencillo lo que sigue.

𝜕𝑑

𝜕𝑥= 𝑐2 + 2𝑐4𝑥 = 0

𝜕𝑑

𝜕𝑦= 2𝑐6𝑦 = 0

De donde se concluye que la dureza mínima corresponde al sitio de coordenadas (51.3,

0)

6. Conclusiones

La elaboración del presente trabajo ha permitido dar cobertura a un aspecto de mucha

relevancia en la actividad industrial productiva. El desarrollo ha incorporado una serie

de aspectos que han sido ordenados jerárquicamente a través de una secuencia lógica

dando prioridad a las temáticas que por su naturaleza definen las características y

sentido de su impacto. En tal sentido se concluye lo siguiente.

Los análisis de agua para la generación de vapor y circuitos de enfriamiento realizados a

cinco empresas en el departamento de Santa Cruz dan como resultado que la dureza es

significativa; por tal motivo, las empresas realizan tratamientos preventivos de

ablandamiento agregando productos químicos a los equipos generadores de vapor y

circuitos de enfriamiento para contrarrestar o anular la dureza remanente. Aun así, con

una frecuencia de 3 a 10 años, realizan limpiezas químicas a los equipos.

Pese a los esfuerzos realizados en disponer de agua de buena calidad, no se puede

afirmar que el problema se resuelve ablandando el agua y dosificando productos al

interior de los sistemas. Los errores y descuidos en el manejo operativo están presentes

o en su defecto la calidad de los productos para los tratamientos no son óptimos, con las

consecuentes perdidas económicas para las empresas.

Siendo de crucial importancia el grado de dureza del agua, surge la idea de identificar la

distribución geográfica de esta característica del agua. En base a una muestra de 21

localidades del departamento de Santa Cruz se concluye estableciendo una fórmula que

pone de manifiesto la distribución geográfica de la dureza relativa donde se observa que

la menor dureza igual a 20 ppm, corresponde a la Okinawa, en el norte del

departamente, y la mayor, igual a 192 ppm, a La Guardia, en el oeste de Santa Cruz.

Referencias bibliográficas

Manual técnico del agua, Degremont, Grafo S.A. Bilbao, Cuarta edición, 1980.

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Tratamientos de agua, Juan Pablo Méndez, 2002.

Manual de aguas para usos industriales, Sheppard T. Powell, Limusa S. A., 1988.

Tratamiento de aguas, Palacios C. S., Educación y cultura.

Aprendiendo Matlab 5-3, Javier García, José Ignacio Rodríguez, Alfonso Brazales,

Escuela superior de Ingeniería Industrial.

Matlab y sus aplicaciones en las ciencias y la ingeniería, Cesar Pérez, Madrid, 2002.

Métodos numéricos-teoría, aplicación y practicas con Matlab, Infante del Rio, Rey

Cabezas, 2da edición, Pirámide, 2002.

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Anexos

Ablandamiento del agua

Esquemas y equipos en generación de vapor

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Calderos generadores de vapor

Incrustación en tuberías que están en contacto con el agua

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Circuitos de enfriamiento - condensadores

Incrustacion en condensadores

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Torres de enfriamiento

Esquema de un circuito de enfriamiento

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Formulario de recolección de datos